经典例题精析
类型一:求曲线的标准方程
1. 求中心在原点,一个焦点为
且被直线
截得的弦AB的中点
横坐标为的椭圆标准方程.
思路点拨:先确定椭圆标准方程的焦点的位置(定位),选择相应的标准方程,再利用待定系数法确定、(定量). 解析:
方法一:因为有焦点为
,
所以设椭圆方程为,,
由,消去得,
所以 解得
故椭圆标准方程为
方法二:设椭圆方程 ,,,
因为弦AB中点,所以,
由得,(点差法)
所以
又
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故椭圆标准方程为.
举一反三: 【变式】已知椭圆在x轴上的一个焦点与短轴两端点连线互相垂直,且该焦点与长轴上较近的端点的距离为.求该椭圆的标准方
程.
【答案】依题意设椭圆标准方程为(),
并有,解之得,,
∴椭圆标准方程为
2.根据下列条件,求双曲线的标准方程.
(1)与双曲线有共同的渐近线,且过点;
(2)与双曲线有公共焦点,且过点
解析:
(1)解法一:设双曲线的方程为
由题意,得,解得,
所以双曲线的方程为
解法二:设所求双曲线方程为(),
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将点代入得,
所以双曲线方程为即
(2)解法一:设双曲线方程为 由题意易求
-
=1
又双曲线过点 又∵
,∴,∴
,
故所求双曲线的方程为.
解法二:设双曲线方程为 将点
代入得
,
,
所以双曲线方程为.
总结升华:先根据已知条件确定双曲线标准方程的焦点的位置(定位),选择相应的标准方程,再利用待定系数法确定、.在第(1)小题中首先设出共渐近线的双曲线系方程.然后代点坐标求得方法简便.第(2)小题实轴、虚轴没有唯一给出.故应答两个标准方程. (1)求双曲线的方程,关键是求、,在解题过程中应熟悉各元素(、、、及准线)之间的
关系,并注意方程思想的应用. (2)若已知双曲线的渐近线方程(
).
,可设双曲线方程为
举一反三:
【变式】求中心在原点,对称轴在坐标轴上且分别满足下列条件的双曲线的标准方程. (1)一渐近线方程为
,且双曲线过点
.
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(2)虚轴长与实轴长的比为 【答案】
,焦距为10.
(1)依题意知双曲线两渐近线的方程是,故设双曲线
方程为 ∵点
,
在双曲线上,
∴,解得,
∴所求双曲线方程为 (2)由已知设 依题意
,
,则,解得
.
(.
)
∴双曲线方程为
或.
3.求满足下列条件的抛物线的标准方程,并求对应抛物线的准线方程:
;
上
(1)过点
(2)焦点在直线:
思路点拨:从方程形式看,求抛物线的标准方程仅需确定一次项系数;从实际分析,一般需结合图形确定开口方向和一次项系数两个条件,否则,应展开相应的讨论 解析: (1)∵点
在第二象限,∴抛物线开口方向上或者向左
当抛物线开口方向左时, 设所求的抛物线方程为 ∵过点
,∴
(,
),
∴,∴,
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当抛物线开口方向上时, 设所求的抛物线方程为 ∵过点
,∴
(,
),
∴,∴,
∴所求的抛物线的方程为或,
对应的准线方程分别是 (2)令
得
,令
或
,得
. ,
∴抛物线的焦点为
当焦点为时,,∴;
,
此时抛物线方程
焦点为时,,∴
,
此时抛物线方程为 ∴所求的抛物线的方程为 对应的准线方程分别是
或,
.
,
总结升华:这里易犯的错误就是缺少对开口方向的讨论,先入为主,设定一种形式的标
准方程后求解,以致失去一解.求抛物线的标准方程关键是根据图象确定抛物线开口方向,选择适当的方程形式,准确求出焦参数P.
举一反三:
【变式1】分别求满足下列条件的抛物线的标准方程. (1)焦点为F(4,0);
(2)准线为 ;
(3)焦点到原点的距离为1; (4)过点(1,-2);
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(5)焦点在直线x-3y+6=0上. 【答案】
2
(1)所求抛物线的方程为y=16x;
2
(2)所求抛物线的标准方程为x=2y;
22
(3)所求抛物线的方程y=±4x或x=±4y;
(4)所求抛物线的方程为
2
或
2
;
(5)所求抛物线的标准方程为y=-24x或x=8y.
【变式2】已知抛物线的顶点在原点,焦点在轴负半轴上,过顶点且倾角为长为
,求抛物线的方程.
(
),又弦所在直线方程为
的弦
【答案】设抛物线方程为
由 ∴
,解得两交点坐标
,解得.
, .
∴抛物线方程为
类型二:圆锥曲线的焦点三角形
4.已知,求
、是椭圆的面积.
()的两焦点,P是椭圆上一点,且
思路点拨:如图求的面积应利用,即
.关键是求.由椭圆第一定义有,由余弦定理有
,易求之.
解析:设
,
,
依题意有
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(1)-(2)得
2
,
即.
∴
举一反三:
.
【变式1】设为双曲线,则
上的一点,
的面积为( )
是该双曲线的两个焦点,若
A. B. C. D. ,
【答案】依据双曲线的定义有 由 又 所以
【变式2】已知双曲线实轴长6,过左焦点设右焦点
,求
的周长.
,
,故选A.
得
、,则
,
,即
,
的弦交左半支于、两点,且,
【答案】:由双曲线的定义有: 两式左、右分别相加 得( 即 ∴ 故
【变式3】已知椭圆的焦点是
的周长
.
,
.
.
,直线是椭圆的一条准线.
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① 求椭圆的方程; ② 设点P在椭圆上,且 【答案】
,求
.
① ②设
.
则 又
,
.
.
【变式4】已知双曲线的方程是
(1)求这双曲线的焦点坐标、离心率和渐近线方程; (2)设
和
是双曲线的左、右焦点,点
在双曲线上,且
,求
的大小
【答案】
(1)由得,
∴,,.焦点、,离心率,渐近线方程
为 (2)
.
,
∴
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∴
和
【变式5】中心在原点,焦点在x轴上的一个椭圆与双曲线有共同焦点
,又椭圆长半轴与双曲线实半轴之差为4,离心率之比
(1)求椭圆与双曲线的方程; (2)若 【答案】
为这两曲线的一个交点,求
的余弦值.
.
,且
(1)设椭圆方程为(),双曲线方程,
则 ∵
,∴
,解得 ,
.
故所求椭圆方程为 (2)由对称性不妨设交点
,双曲线方程为
在第一象限.设
、
. .
由椭圆、双曲线的定义有:
解得
由余弦定理有
.
类型三:离心率
5.已知椭圆上的点
和左焦点
,椭圆的右顶点
和上顶点
,当
,
(O为椭圆中心)时,求椭圆的离心率.
思路点拨:因为,所以本题应建立、的齐次方程,使问题得以解决.
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解析:设椭圆方程为
,
(),,
则 ∵
,∴
,即
,
.
即 又∵
,∴. ,
∴.
总结升华:求椭圆的离心率,即求的比值,则可由如下方法求.
(1)可直接求出、;
(2)在不好直接求出、的情况下,找到一个关于、的齐次等式或、用同一个量表示;
(3)若求的取值范围,则想办法找不等关系.
举一反三:
【变式1】如图,和是以
为圆心,以
分别是双曲线的两个焦点,和
是等边三角形,
为半径的圆与该双曲线左支的两个交点,且
则双曲线的离心率为( )
A. B. C. D.
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【答案】连接 令 即
,则,则
是直角三角形,且
,
,
,
,
,
所以
,故选D.
【变式2】已知椭圆交于B点,F点是左焦点,且
()与x轴正半轴交于A点,与y轴正半轴
,求椭圆的离心率.
法一: ∵
,
,, ∴
,
又,,代入上式,得,
利用代入,消得,即
由,解得,
∵,∴. ,,即
, 下略)
法二:在ΔABF中,∵ ∴
【变式3】如图,椭圆的中心在原点, 焦点在x轴上, 过其右焦点F作斜率为1的直线, 交椭圆于A、B两点, 若椭圆上存在一点C, 使
. 求椭圆的离心率.
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【答案】设椭圆的方程为 则直线l的方程为:
(,
),焦距为,
由 设点
,消去、
得
,
,
则
∵+, ∴C点坐标为.
∵C点在椭圆上,∴.
∴ 又
∴ ∴
∴
【变式4】设
、
为椭圆的两个焦点,点是以为直径的圆与椭圆的交点,若
,则椭圆离心率为_____.
【答案】如图,点
满足
,且
.
在 ∵
中,有:, ∴
,
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令此椭圆方程为 则由椭圆的定义有
,
,
∴ 又 ∵
, ∴
,
,
∴
∴
,∴,即.
6.已知、为椭圆的两个焦点, ,
,
为此椭圆上一点,且.求此
椭圆离心率的取值范围; 解析:如图,令
,
则在中,由正弦定理 ,
∴,
令此椭圆方程为 (),则,,
∴ 即 (),
∴ , ∴ ,
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∵,且为三角形内角,
∴, ∴,
∴ , ∴ .
即此椭圆离心率的取值范围为
举一反三:
.
【变式1】已知椭圆,F1,F2是两个焦点,若椭圆上存在一点P,
使,求其离心率的取值范围.
【答案】△F1PF2中,已知
2
2
2
,|F1F2|=2c,|PF1|+|PF2|=2a,
由余弦定理:4c=|PF1|+|PF2|-2|PF1||PF2|cos120°① 又|PF1|+|PF2|=2a ②
联立① ②得4c=4a-|PF1||PF2|,∴
2
2
【变式2】椭圆为
,若
的焦点为,,两条准线与轴的交点分别
,则该椭圆离心率的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】由得,即,解得,
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故离心率
.所以选D.
【变式3】椭圆中心在坐标系原点,焦点在x轴上,过椭圆左焦点F的直线交椭圆P、Q两点,且OP⊥OQ,求其离心率e的取值范围.
【答案】 e∈[
,1)
【变式4】双曲线 (a>1,b>0)的焦距为2c,直线过点(a,0)和(0,b),且
点(1,0)到直线的距离与点(-1,0)到直线的距离之和s≥值范围.
【答案】直线的方程为bx+ay-ab=0.
c.求双曲线的离心率e的取
由点到直线的距离公式,且a>1,得到点(1,0)到直线的距离.
同理得到点(-1,0)到直线的距离.
=.
由s≥ 即5a 于是得5
4
c,得≥
2
c,
≥2c. ≥2e.
2
2
即4e-25e+25≤0.
解不等式,得 由于e>1,
≤e≤5.
2
所以e的取值范围是.
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类型五:轨迹方程
7.已知
中,的轨迹方程.
,
,
为动点,若
、
边上两中线长的
和为定值15.求动点
思路点拨:充分利用定义直接写出方程是求轨迹的直接法之一.应给以重视 解法一:设动点
,且
,
则 ∵
、边上两中点
,
、的坐标分别为,.
∴ 即
从上式知,动点 故动点椭圆,
挖去点
.
到两定点
,
,
.
,
的距离之和为常数30, 为焦点且
,
,
的
的轨迹是以
∴动点 解法二:设
的轨迹方程是 的重心
,
(,动点
). ,且
,
则 ∴ 且
点的轨迹是以
,
,
,.
.
为焦点的椭圆(挖去点
),
其方程为().
又, 代入上式,得()为所求.
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总结升华:求动点的轨迹,首先要分析形成轨迹的点和已知条件的内在联系,选择最便于反映这种联系的坐标形式,建立等式,利用直接法或间接法得到轨迹方程.
举一反三: 【变式1】求过定点的轨迹方程.
【答案】设动圆圆心
, 动圆半径为,
.
且和圆
:
相切的动圆圆心
(1)动圆 (2) 动圆
与圆与圆
外切时,内切时,
. 、
, ,
由(1)、(2)有
∴ 动圆圆心M的轨迹是以
为焦点的双曲线,
且,,.
故动圆圆心
【变式3】已知圆
的轨迹方程为.
的圆心为M1,圆的圆心为M2,一
动圆与这两个圆外切,求动圆圆心P的轨迹方程. 【答案】设动圆圆心P(x,y),动圆的半径为R, 由两圆外切的条件可得: ∴
,
.
.
∴动圆圆心P的轨迹是以M1、M2为焦点的双曲线的右支,其中c=4,a=2,∴2
b=12,
故所求轨迹方程为
【变式4】若动圆圆心
的轨迹方程.
与圆
:
.
相外切,且与直线:相切,求动圆
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法一:设 依题意点 ∵ ∴ 化简得 法二:设 过
作
,动圆半径,动圆与直线切于点在直线的左侧,故
,
.
, 即为所求.
,作直线:
于
.
,
,
,点
.
,交于
, ∴
依题意有
由抛物线定义可知,点 故
为焦点,:
为所求.
的轨迹是以为顶点,
为准线的抛物线.
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